Полеты во сне и наяву.
Обобщающий урок в игровой форме
Цель урока: закрепление знаний (вторичное осмысление и выработка умений и навыков решать количественные и качественные задачи, связанные с понятиями вес, невесомость, перегрузка); вспомнить такие важнейшие законы, как закон всемирного тяготения, второй и третий законы Ньютона; еще раз подчеркнуть различие между силой тяжести и весом, в занимательной игровой форме рассмотреть особенности космических полетов и явления, возникающие в этих случаях; воспитать гордость за отечественную космонавтику, внесшую неоценимый вклад в развитие мировой цивилизации.
Ход урока
Парты расставлены так, чтобы учащиеся могли сесть группами-экипажами. На каждом столе табличка «Экипаж №…».На столе у учителя табличка «Центр управления полетом».Звучит «космическая» музыка.
Учитель. 108 минут, проведенные в 1961 г.Ю.Гагариным в космосе, потрясли мир. Весть о его подвиге перешагнула границы, и 12 апреля- день старта в космос первого из землян- стал Всемирным днем авиации и космонавтики.»Он всех нас позвал в космос»,-сказал американский астронавт Нил Армстронг. Уже более 300 космонавтов побывали за пределами Земли. Сегодня и мы отправимся в импровизированное космическое путешествие. Наш урок так и называется-«Полеты во сне и наяву»(Открывает шторку, за которой эта надпись выполнена на нескольких листах на фоне звездного неба).
Задание №1
Я называю понятие ,экипаж должен назвать связанную с ним понятийную ассоциацию :
-Направлена по касательной к траектории(скорость).
-Центростремительное(ускорение).
-7,8м/с(первая космическая скорость).
-9,8м/с2(ускорение свободного падения).
-Три закона(Ньютона).
-Опыт Кавендиша(закон всемирного тяготения).
-Нет взаимодействия с опорой(невесомость).
Задание №2
У каждого из экипажей имеются две таблички. На одной с двух сторон написано: «Сила тяжести»,-на другой: «Вес».Я зачитываю информацию и через 3 с экипаж поднимает вверх одну, две или не поднимает ни одной. Кто быстрее?
-Направлена вдоль соприкасающихся поверхностей(ни одной).
-Сила, с которой Земля притягивает находящиеся на ней вблизи нее тела(обе таблички).
-Приложена к опоре или подвесу(Вес).
-При свободном падении равно нулю(Вес).
-Равна по величине гравитационной силе ,если тело относительно Земли покоится или движется равномерно и прямолинейно(Вес и сила тяжести).
-По своей природе -это сила упругости(Вес).
Задание №3
Я читаю фразу(название физического закона, определение),все слова в которой заменены на противоположные по смыслу; кто быстрее восстановит оригинал?
-Вынужденный подьем(свободное падение).
-Беспредел регионального отторжения(закон всемирного тяготения).
-Замедление вынужденного подьема (ускорение свободного падения).
-Слабость легкости(сила тяжести).
Задание №4
Космонавты должны обладать чувством юмора, иначе трудно им придется в полете. Центр управления предлагает проанализировать сточки зрения физики забавное стихотворение Андрея Усачева:
Если бросить камень вверх
Высоко-высоко,
Полетит он прямо вверх-
Высоко-высоко.
Выше крыш и птичьих гнезд,
Долетит до самых звезд…
И свалится на голову
Какому-нибудь
инопланетянину!
(На любое тело вблизи поверхности Земли действует сила тяжести ,ускорение свободного падения направлено к Земле ,для того чтобы тело улетело высоко-высоко и упало на голову «какому-нибудь инопланетянину»,нужно сообщить телу 2-ю космическую скорость, равную 11,2км/с).
(Магнитофонная запись).
внимание! говорит центр управления полетом! экипажи успешно прошли подготовительный этап. через несколько секунд состоится запуск космических кораблей.
Учитель.10,9,8,7,6,5,4,3,2,1…ПУСК!(музыка).
Космонавт должен обладать отменным здоровьем. Ему приходится работать в необычных условиях; при выведении корабля на орбиту и при возвращении на Землю на него действуют немалые перегрузки!
ВНИМАНИЕ!ПРИКАЗ ЗЕМЛИ! Космическая ракета старте с Земли движется с ускорением 20 м/с2.Найти вес командира корабля определить коэффициент перегрузки! У вас на столах штурманские карты- плакатики с формулами .Выберите подходящий для выполнения приказа, т.е. решения данной задачи. Экипаж. который первым поднимет вверх правильную карту, получает право по сигналу из «ЦПУ» обосновать свой выбор. Затем все приступают к решению задачи, руководствуясь картой (В данном случае правильной является карта №1.Командир самого сообразительного экипажа обосновывает решение .Все экипажи приступают к решению задачи ,выбрав каждый свою массу командира.)
Пример решения
P=N=50(20+10)=1500 Н-вес командира;
n=P/mg=1500/50*10=3-коэффициент перегрузки.
А в земных условиях можно испытать перегрузку?(Работа по плакату, ответы устно, с места.)Итак ,с перегрузкой все ясно. У экипажей впереди новые испытания.
космические корабли выходят на орбиту. внимание! невесомость! я-земля!
Для сохранения высокой работоспособности детально рассмотрим состояние невесомости. Кто ответит: что такое невесомость?
Учащиеся. Тело совершает свободное падение, a=g, взаимодействие между телом и опорой отсутствует,P=0.
Учитель .А что вы можете сказать о невесомости в космосе? Кто ответит на вопросы:
-Какая сила сообщает на орбите ускорение самому кораблю и предметам в нем?
-Почему все тела и корабль получают одинаковые центростремительные ускорения?
-Исчезает ли сила тяжести в состоянии невесомости?
-Почему все предметы, выпущенные из рук, не падают на пол?
Учащиеся.
-Ускорение самому кораблю и предметам в нем сообщает сила тяжести.
-Ускорения одинаковы, т.к. их сообщает сила тяжести ,пропорциональная массе тела.
-Нет.
-Предметы не падают на пол ,т.к. и сам корабль, и космонавт, и предметы движутся одинаковым ускорением g.
Учитель .А теперь небезызвестный вам барон Мюнхгаузен хочет предложить один свой интересный проект(звучит магнитофонная запись): «Однажды мне захотелось увеличить скорость суточного вращения Земли так, чтобы на экваторе ощущалась невесомость. Во сколько раз надо «ускорить» сутки? Кроме того ,меня беспокоит вопрос: а не будет ли побочных эффектов, если мне удастся осуществить свой проект? Прошу уважаемую аудиторию помочь мне разобраться».
Учитель .Решить задачу вам поможет штурманская карта. Какая на этот раз?(Правильной является карта№3.Опять командир экипажа, первым поднявшего эту карту ,обосновывает свой выбор, и все экипажи приступают к решению ,руководствуясь картой №3.)
Решение
Радиус Земли R=6400км,период обращения TO=24 ч .Следовательно:
T=2π = 2π м/10м/с2=5080 с=1,4 ч. N=TO/T=24/1,4=17. Ответ: в 17 раз.
Учащиеся. Побочные эффекты будут ужасающие! Молекулы атмосферы из-за трения о Землю будут также разгоняться и значительная их часть получит первую космическую скорость, преодолеет земное притяжение и улетит в космос. Земля начнет быстро терять атмосферу. При наступлении на экваторе невесомости возникнут мощные воздушные потоки от полярных областей к экватору ,а от экватора -в открытый космос. Остается надеяться, что этот подвиг барону совершить не удастся.
Учитель. Но невесомость открывает и новые возможности . «Оказаться в корабле хотят и физики, и метеорологи, и астрономы. Не ради экзотики, а для работы: в космосе прекрасные условия для экспериментов, для наблюдений, для поверки гипотез», - В.А.Шаталов- человек , трижды побывавший в космосе. Какие? Предлагайте.
Учащиеся. Можно, например, смешивать жидкости, которые на Земле невозможно перемешать: в невесомости они соберутся в шарики. Можно в 50-100 раз быстрее получать вещества, в 10-20 раз более чистые , чем на Земле. Такие вещества, например, необходимы для изготовления лекарств, полупроводниковых приборов.
Учитель. Какие меры предпринимают, чтобы ослабить отрицательное влияние невесомости на космонавтов?
Учащиеся. Разрабатывают систему тренировок на Земле и в космическом аппарате, чтобы мышцы не потеряли своего тонуса.
Учитель. Человек, погружаясь в воду, ощущает некую легкость. Не проявление ли это невесомости?
Учащиеся. Нет. Просто появляется дополнительная опора-вода . Потеря веса объясняется действием силы Архимеда.
Учитель. Как вы думаете ,что важнее: ответ или вопрос? В народе говорят: кто много спрашивает, тот много знает. Как сказал один известный ученый: «Сначала я делал открытия давно открытые, затем- не так давно, а потом и совсем новые… Так должно быть и у вас. Сначала появляется интерес, потом и личная цель; сотни людей это знают, а миллионы не знают. И я вне той сотне, что знают, а в том миллионе, что не знают!» Зададимся же вопросами :
-А что уже сделано в космосе? Что еще можно сделать?
-Знаю ли я историю нашей космонавтики?
-Какие проблемы могут возникать при работе в космосе?
-Можно ли создать искусственную «невесомость»? Ведь для участия в длительных полетах нельзя натренироваться так, чтобы невесомость не оказывала влияния на организм!
-А знаете ли вы, что с момента своего рождения вы постоянно находитесь в состоянии невесомости и все предметы на
Земле тоже? Почему?
Поклянитесь, что вы отыщете ответы на эти вопросы!
Учащиеся. Клянемся!
Совершенно не понятно,
Почему вода течет
Сверху вниз, а не обратно
Так , а не наоборот.
Совершенно непонятно,
Почему трава растет
Снизу вверх, а не обратно,
Так , а не наоборот.
Совершенно непонятно,
Что такое свет и тень.
В общем, есть над чем подумать
Если думать нам не лень!
Карта №1
у
R=ma
a N+mg=ma
N 0у:N-mg=ma
0 N=m(a+g)
mg P=N m(a+g)
Карта №2
a=v2/(R+h) a=F/m=(GmM/(R+h)2)/m v2/(R+h)=GM/(R+h)2 v= h=0 v=2= v=
Карта №3
aц=g aц=v2/R v=l/T=2πR/T aц=4π2R/T2 T=2π n=T0/T, где T0=24 ч
[pic]
